1.3 Основные параметры стабилизаторов напряжения

Коэффициент стабилизации равен отношению относительного приращения напряжения на входе U к относительному приращению напряжения на выходе стабилизатора U_н при неизменной нагрузке. Коэффициент стабилизации рассчитывается по формуле 1.

(1)

Выходное сопротивление равно отношению изменения выходного напряжения ∆U_вых к вызвавшему его изменению тока нагрузки ∆I_вых при постоянном напряжении на входе. Выходное сопротивление рассчитывается по формуле 2.

(2)

Коэффициент полезного действия (КПД) равен отношению мощности в нагрузке к номинальной входной мощности. Выходное сопротивление рассчитывается по формуле 3.

(3)

1.4 Параметрические стабилизаторы напряжения

В параметрических стабилизаторах напряжения используются нелинейные элементы, напряжение на которых в пределах некоторого участка вольт - амперной характеристики не зависит от тока, протекающего, через элемент. Подобную вольт - амперную характеристику имеет полупроводниковый стабилитрон (опорный диод). Схема параметрического стабилизатора приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема параметрического стабилизатора напряжения

Стабилитрон включен параллельно нагрузке. При увеличении входного напряжения начинает возрастать ток нагрузки и несколько увеличивается напряжение на стабилитроне, что приводит к резкому увеличению его тока. В результате этого избыток входного напряжения будет погашен на балластном сопротивлении R_б, а выходное напряжение практически вернется к прежней величине. При изменении сопротивления нагрузки, например, при уменьшении R_н, увеличиваются ток схемы и падение напряжения на R_б и несколько снижается напряжение на стабилитроне. При этом резко уменьшается ток стабилитрона, а общий ток схемы снижается практически до прежнего значения и, следовательно, выходное напряжение практически также сохраняет прежнюю величину.

В режиме холостого хода весь ток нагрузки протекает через стабилитрон и может вывести прибор из строя; это надо учитывать при расчете схемы.

Балансный резистор R_б ограничивает величину тока стабилитрона и определяет стабильность выходного напряжения. С ростом R_б увеличивается коэффициент стабилизации, но падает КПД схемы.

Величина резистора R_б выбирается из условия:

,

(4)

где – номинальный ток, , – максимальные и минимальные токи стабилитрона в режиме стабилизации.

Выходное сопротивление параметрического стабилизатора определяется дифференциальным сопротивлением стабилитрона, т.е. .

Коэффициент стабилизации можно определить, полагая при и , что и .

Тогда из формулы (1) получается:

(5)

Для увеличения К_ст можно применять каскадное включение стабилизаторов.

Параметрические стабилизаторы не позволяют регулировать выходное напряжение и обеспечивают удовлетворительную стабилизацию только при малых токах нагрузки ( ) [2].